书城自然科学求知文库-世界科技历程
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第3章 世界科技之初(1)

两河流域的手工业

进入奴隶社会后,两河流域的人们发明了青铜冶炼技术。人们用青铜制造了斧、锯、刀、剑等工具和武器。在两河流域,青铜器的大量出现是在古巴比伦王国时期。古埃及的青铜器时代约在新王国时期(约公元前16世纪),从古埃及的一些坟墓中的壁画和浮雕中,我们可以大至了解到那时人们冶铜的情形。那时,改进鼓风技术以提高炉温是冶金技术中的一个重要问题,人们由嘴吹鼓风(通过管子)改为脚踏鼓风,提高了鼓风效率。这两个区域内留下的古铜器不少,其中有一些制作很精致的装饰物。由于两河流域缺乏铜矿资源,往往通过贸易或战争手段从外地输入。

人类最早知道的铁是自宇宙空间偶然落下的陨石(又称陨铁)。因陨铁稀少而被视为珍宝。最早发明炼铁技术的,可能是居住在亚美尼亚山区的基兹温达人,他们大约在4000年前就炼出了铁。原始的炼铁方法是块炼法,即把成块的富铁矿石,放在炉内烧红,然后取出锤炼,经过这样多次反复,即可炼成铁。这样炼出的铁是一种海绵铁,其中杂质很多,质量不好。但比较看来,铁的性能还是比青铜好。加之铁矿石储量多,所以冶铁业迅速发展起来,从而使铁器逐渐取代了青铜器,并使石器也最终退出了历史舞台。这种由青铜器到铁器的转变在两区大约出现于公元前7世纪前后。恩格斯曾评论说:“铁已在为人类服务,它是在历史上起过革命作用的各种原料中最后的和最重要的一种原料。铁使更大面积的农田耕作,开垦广阔的森林地区成为可能;它给手工业工人提供了一种其坚固和锐利非石头或当时所知道的其他金属所能抵挡的工具。”

据《汉谟拉比法典》所载,古巴比伦王国时期的手工业有织布、木作、制砖、皮革、刻石、珠宝等20至30个门类。古埃及的手工业同样很兴盛,许多古代遗址中的壁画、浮雕都反映了当时手工业生产的盛况。两河流域用出口纺织品换取自己缺乏的金属矿产和木材。他们主要用亚麻和羊毛纺织,产品远销西亚等地。古埃及的纺织业也比较发达,出土的一块古埃及第一王朝时期的亚麻布残片,其经纬线的密度已达到每平方厘米63×74根,这表明当时的纺织技术已有相当高的水平。一些图画表明,他们先使用一种比较简陋的卧式织机,后又改用一种两人操作的立式织机,可织出幅度较宽的布。

陶器是当时人们的主要日常用具,制陶业是重要的手工业部门之一。在两河流域出土过距今4000多年前的陶轮。从一些壁画上可以看到古埃及人的制陶情景。两区人民很早就会制造玻璃。早期的玻璃原料不纯,透明度不高,但已能制造一些色彩绚烂的玻璃器件。

金字塔的光芒

古代两河流域的主要建筑材料是木材和泥砖,还有石头。两河流域有一座约4000年前的神庙残迹,这是一座雄伟的阶梯塔式建筑。共有7层,最高处高约26米,底层面积达3800平方米。两河流域在新巴比伦王国时期,建筑技术达到了顶峰。新巴比伦城的建设就是一个典型的例子。该城建有内外三道城墙,有塔楼300多座,在穿过城区的幼发拉底河上有石墩桥梁,在贯通全城的笔直的大道上铺砌着白色或玫瑰色的石板,城门上还有玻璃砖拼砌成的很好的图案。城内建有最大的建筑物——马都克神庙,它是一座塔台式建筑,高约90米。这样的城市在当时的世界上是无与伦比的。

古埃及的人们多用石料进行建筑,留下的遗迹是世界闻名的为数众多的金字塔和狮身人面像。古代埃及的金字塔是一种方锥形的建筑物。形似汉字的“金”字,故称金字塔。古埃及金字塔是奴隶制帝王(法老)陵墓。这是公元前27—前16世纪期间古埃及的法老们为自己营造的坟墓。这些金字塔都是用石料、铜、木材和植物纤维等材料建成的。其中以古王国第四王朝法老胡夫和他的儿子哈夫拉的金字塔为最大最著名,胡夫金字塔建在开罗近郊的吉萨,塔基呈方形,每边长约232米,高约146米,用230余万块巨石叠成,每块石块平均重2.5吨左右,这些石块都经过认真琢磨,角度精确,石块间未施灰泥,砌缝严密。塔内还有甬道、石阶、墓室等。该金字塔工程浩大,日出10万人,历时30年方完工。哈夫拉的金字塔比胡夫金字塔略小一些。但更为精致,古埃及的金字塔是世界著名的七大奇观之一。第一座锥型金字塔的建筑师是古埃及著名学者伊姆霍特普。他是人类历史上第一位有姓名留下来的科学家,是建筑方面一位真正不朽的始祖。到1990年3月法国考古学家发现的一座4300年前的金字塔为止,在埃及发现的金字塔的总数已达到93座。古埃及人还留下了许多惊人的神庙建筑。其中于公元前14世纪在尼罗河畔修建的卡纳克神庙留下的残迹尤为突出,其主殿矗立着134根巨大的圆形石柱,其中最大的12根圆形石柱的直径3.6米,高约21米。距今3000多年前的人们竟能建成这样宏伟的建筑物实在是人类历史上的一大奇迹。

文字的起源

在人类历史上,随着人们交往的发展,仅用口耳相传的简单有声语言已不能适应思想交流和行动上的需要。有一些重要的事情需要记录下来,迫切需要一种记事的工具和方法。在文字发明之前,曾先后有过结绳为约、堆石记事和刻木为契的传说。文字是记录语言的符号体系,是语言最重要的辅助工具,文字的出现突破了有声语言在时间和空间上的局限性。文字的发展大约经历了实物文字——图画文字——象形文字——书写文字和拼音文字等几个发展阶段。世界上最古老的文字有:苏美尔文、埃及文、印度梵文、埃兰文和中国汉文等。文字来源于图画,最初的文字是可以读出来的图画。后来,又由图画文字逐渐变成书写文字。书写的文字,不需要逼真的描绘,只要把特点写出来,大致不错,使人能认识就够了。早期的文字是书契,书是由图画来的,契是由记号来的。文字是文明发展的重要条件之一,有了文字,人类知识才能记录下来,得以在空间和时间上广为传播。当苏美尔人在两河流域建立起奴隶制城邦时,他们就发明了文字。开始是一种象形文字,后来为书写方便而演变成了楔形文字,楔形文字在两河流域使用了几千年之久。在文字的书写方式上,他们以湿软的泥板为文字载体,用一根小木棒或芦苇秆在上面斜压上一些笔画组成文字。因为这些笔画都呈楔形,故称楔形文字。

把泥板晒干或烘干之后,即可长期保存。据说,当时官府和寺庙里都藏有很多这样的泥板书。至今还保存有大约3万块。现代学者已能认读泥板书上的楔形文字。

古埃及人早期也是用象形文字,后来,他们又发明了拼音文字,对西方文字的发展产生过很大的影响。居住在地中海东岸的腓尼基(约在现在的黎巴嫩和叙利亚沿地中海一带)人,以海上贸易和殖民著称。大约在公元前13世纪,他们主要依据由古埃及演变出来的北闪光特字母制定了历史上第一批由22个辅音字母(无元音)组成的字母文字,被称为腓尼基字母。后来腓尼基字母文字传入古希腊就产生了希腊字母。以后又从希腊字母蘖生出拉丁字母和斯拉夫字母,成为欧洲各种文字字母的共同来源。在文字的书写方式上古埃及人发明了草纸书。在尼罗河三角洲地带,盛产一种形似芦苇的植物——纸草,人们把纸草切成长度合适的小段,将其剖开压平,拼排整齐,连接结片,晒干以后即成为一种草纸。他们用芦苇秆之类的东西作笔,蘸上油菜汁和黑烟末调制而成的墨,即可以在草纸上书写文字。英国大英博物馆内至今还保存着古埃及抄写家阿摩斯(约公元前1650年左右)在草纸上抄写的数学论文:《揭露事物一切奥秘之指南》。这些草纸书上的文字现代学者已能译读。以上这些保留下来的为数不多的泥板书和草纸书为我们提供了许多极为宝贵的古代信息,对研究人类文明的发展史有着十分重大的意义。

古代的印度

古印度人是棉花的最早种植者,那里是棉纺织技术的发源地。哈拉巴文化时期遗址中就有一些棉布残片,当时的人已学会了给棉布染色。孔雀王朝时期,棉纺织业已相当发达,产品远销国外许多地区,成为古印度当时出口的大宗货物。古印度的养蚕和丝织技术是从中国学去的。

古印度人很早就开始了天文历法的研究,吠陀时代,他们已有不少天文历法知识。那时,他们把一年定为360日,分为12个月,也有置闰的方法。

我国唐代时,古印度家后裔瞿昙悉达著有《天元占经》一书。这部书里所介绍的“九执历”是那时印度较先进的历法。

这部历法规定,一恒星年为365.2726日(今测值为365.25636日),一朔望日为29.530583日(今测值为29.530589日),采用了19年7闰的置闰方法。

古印度比较著名的天文历史著作,是公元前6世纪形成的《太阳悉檀多》。这部著作讲述了时间的测量、分至点、日月食、行星的运动和测量仪器等许多问题。

这部书成为古印度天文学家著作的范本,它同时还是古印度最重要的数学著作之一,对古印度天文学和数学有很大的影响。

古印度人对恒星也作了许多细致的观测。早在吠陀时代,他们就把黄道附近的恒星划分为27宿,“宿”的梵文就是“月站”之意。就是说,他们把月亮在天空的位置划为27处,每一处都是月亮之站台。

古印度有一部杰出的天文学著作,是公元前5世纪后期圣使所著的《圣使集》。其中提到天球运动是地球绕地轴旋转而见到的现象,这一超时代的正确见解,并没有受到当时的人接受。

在这部天文学著作中,还讨论了日、月和行星的运动,以及推算日月食的方法等。

505年,古印度就有了综合性的天文学著作《五大历数全书)。此书是Varahami—hira汇集了古印度五种最重要的天文学历法著作。

这部书在天文学史上很有参考价值,作者虽没有什么自己的见解,但却把前人的成果阐述得很系统很清晰。

古印度人在天文历法方面虽然做了许多有意义的工作,但是他们不十分注重实际的天文观测,因此在长时间内都还只是一些比较简单的观测仪器,直至18世纪才在德里等地建立起一些有较为复杂的观测仪器的天文台。

由此看来,在中国、古希腊、古埃及、古代两河流域及古印度等文明古国和地区中,古印度在天文学方面的成就和贡献,远远不及其他国家和地区。

古代阿拉伯半岛的智慧

阿拉伯人不仅在不长的时期内实现了自己在科学文化上的跃进,而且在向东西方传播科学文化方面及保存古代重要科学典籍上立下了特殊的历史功勋。

阿拉伯人的天文学知识源自印度和希腊,他们特别注意天文观测工作,取得了不少卓有成效的成绩。

史载,公元771年,有一位印度人将一本天文学著作《太阳悉檀多》带到阿拉伯,阿拔斯王朝哈里发曼苏尔立即命令法萨里(公元796—806年)把它译为阿拉伯文。

这就是古印度天文学知识传人阿拉伯之始,而法萨里也成了古代阿拉伯第一位天文学家。不久,伊朗的“帕莱威历”也被译成阿拉伯文。阿拉伯人逐渐掌握了天文学知识。

在外来的古老的天文学著作中,内容繁杂的托勒密的著作《天文学大成》

也被译成了阿拉伯文,据说是哈查只从叙利亚文翻译而成的一本天文学巨著。

公元9世纪,哈里发麦蒙也是天文观测的倡导者之一,他在创立智慧馆的同时,就在巴格达设立了天文台,后来他又在大马士革建立了另一座天文台。

其后在阿拉伯境内设置的天文台很多,在这些天文台中装备有象限仪、浑仪、日晷、星盘、地球仪等许多仪器,形成了许多天文观测和研究的中心。

阿拉伯最著名的天文学家白塔尼(公元?—929年)曾编制了一部天文表,更正了托勒密的许多错误。

在公元877—918年间,他进行了大量观测工作,测得岁差为每年54.5″,比伊巴谷的数据准确,他还测定黄赤交角为23°35′,与现在测得的23°27′极为接近。

另一位天文学家中亚细亚人花拉子密(公元?—850年)经过认真的观测,也编制成一部天文表,此表经后人修订,成了西方天文表的蓝本。

巴格达天文台的苏非(公元903—986年)著有《恒星图像》,这是一部高水平的星图,图中还列出了星名等。现在世界上通用的许多星名都出自这本书。

阿拉伯人伊本·尤努斯(公元?—1009年)编成的《哈基姆天文表》也是一部颇有影响的天文表。这部天文表所记述的日月食观测资料为近代天文学对月球的长期加速运动的研究提供了宝贵的资料。

稍后的欧麦尔·赫雅木(公元?—1123年)经过观测研究,又编成《哲拉里历》,这部历法比现在世界上通用的“格里高历”(阳历),还要准确一些。

西班牙的阿拉伯人宰尔嘎里(公元1029—1087年)于1080年编成著名的《托莱多天文表》。他对宇宙模型作了一个重要的修改,他取消了水尾的本轮,又把它的均轮改为椭圆形,这无疑是一个重大的突破。

古代阿拉伯人的天文学基本上偏于实用天文学,他们进行了大量天文观测,主要目的在于制定、修订天文表和历法。

他们在宇宙理论方面也曾提出一些具有开创性的想法,但没有能够展开。他们之中也有人试图建立另外的宇宙模型,但最终没有做出什么成绩来。

在这里,最值得一提的是以学识渊博著称的古代阿拉伯学者比鲁尼(公元973—1048年)。他曾提出过地球绕太阳旋转的想法,也曾认为行星的轨道可能是椭圆形的,但是,他没有能再向前跨进一步。

但是无论如何,后起之秀阿拉伯人在天文学方面,确实为世界增添不少喜气。他们以自己的勤劳和求识,为古代天文学做出不朽的功勋。

古希腊的科技

古希腊文化虽然是从农业开始的,但古希腊社会的经济支柱主要是手工业和商业。克里特岛的早期农业本来是西亚农业的延伸。犁耕早在公元前15世纪以前就开始了,古希腊粮食产量不足,肉类和乳类成为当地人们的主要营养来源。公元前9世纪—前8世纪,铁制农具已普遍使用,人们已懂得了施肥和人工灌溉。著名诗人荷马在他的诗作《伊利亚特》和《奥德赛》中都说到了灌溉。另一位公元前8世纪的古埃及著名诗人赫西俄德在他的诗作《农作与时令》中谈到了获得好收成的必要条件,描绘了古希腊农家生产的图景。

到奴隶制城邦兴旺时期开始大量进口谷物。为此,他们大量种植油橄榄和葡萄,并加工成橄榄油和葡萄酒大宗出口,以换取粮食。